阅读说明：本技术 一种无人机自动充电系统及其使用方法 (Automatic charging system for unmanned aerial vehicle and using method thereof ) 是由 马晓 张淞源 魏东 于 2020-06-04 设计创作，主要内容包括：本发明涉及无人机自动充电技术领域,具体为一种无人机自动充电系统及其使用方法,包括主体架、控制箱和无人机,主体架的内部设置有交叉分布的滑轨,滑轨的上设置有滑杆,滑杆的上端通过连接块设置有推动杆,滑杆的底端设置有驱动电机,推动杆的下端设置有起落板,起落板的内部设置有压力传感器,控制箱的内部上端设置有处理器、信号输入单元和信号输出单元,控制箱的内部连接有无线充电发射器,无人机的内部设置有无线充电接收器和通讯单元。本发明,本无人机自动充电系统可以无视无人机定位系统的精度问题,满足相应的定位精度,就可以对准无线充电锚点,无需视觉系统引导或者RTK高精度定位系统。(The invention relates to the technical field of automatic charging of unmanned aerial vehicles, in particular to an automatic charging system of an unmanned aerial vehicle and a using method thereof. According to the unmanned aerial vehicle automatic charging system, the accuracy problem of the unmanned aerial vehicle positioning system can be ignored, the corresponding positioning accuracy is met, the wireless charging anchor point can be aligned, and the guidance of a vision system or an RTK high-accuracy positioning system is not needed.)

一种无人机自动充电系统及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种无人机充电系统及其使用方法，特别是涉及一种无人机自动充电系统及其使用方法，属于无人机自动充电技术领域。

背景技术

无人驾驶飞机简称无人机，英文缩写为UAV，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，或者由车载计算机完全地或间歇地自主地操作。

与有人驾驶飞机相比，无人机往往更适合那些太愚钝，肮脏或危险的任务，无人机按应用领域，可分为军用与民用，军用方面，无人机分为侦察机和靶机，民用方面，无人机+行业应用，是无人机真正的刚需；目前在航拍、农业、植保、微型自拍、快递运输、灾难救援、观察野生动物、监控传染病、测绘、新闻报道、电力巡检、救灾、影视拍摄、制造浪漫等等领域的应用，大大的拓展了无人机本身的用途，发达国家也在积极扩展行业应用与发展无人机技术。

无人机在使用时需要通过充电桩进行充电续航，现有的无人机无线充电系统一般需要人工对准锚点，或者无线充电线圈进行充电，存在的缺点及原因：

1、因为目前很多无人机使用的定位系统或者非自动降落系统精度不够，无法精确对准充电点，所以必须人为进行校准；

2、目前的无人机自动充电系统不能自动检测无人机的降落。

发明内容

本发明的目的是提供一种无人机自动充电系统及其使用方法，本无人机自动充电系统可以无视无人机定位系统的精度问题，要满足相应的定位系统精度，就可以对准无线充电锚点，无需视觉系统引导或者RTK高精度定位系统。

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种无人机自动充电系统，包括主体架、控制箱和无人机，所述主体架的内部固定设置有交叉分布的滑轨，所述滑轨的上设置有均匀分布的滑杆，均匀分布的所述滑杆的上端之间通过连接块固定设置有推动杆，所述滑杆的底端固定设置有与所述滑轨配合使用的驱动电机，均匀分布的所述推动杆的下端设置有设置在所述滑杆上方的起落板，所述起落板的内部设置有压力传感器，所述控制箱的内部上端固定设置有处理器以及与所述驱动电机和所述压力传感器信号连接的信号输入单元和信号输出单元，所述控制箱的上端固定设置有无线充电发射器，所述控制箱的底端设置有与所述无线充电发射器电性连接的供电电源，所述无人机的内部设置有与所述无线充电发射器配合使用的无线充电接收器以及与所述信号输入单元信号连接的通讯单元。

优选的，所述控制箱设置在所述主体架的内部底端中间位置处，且所述推动杆对称分布在所述控制箱的四周。

优选的，所述滑轨为长方体结构，所述滑杆为长方体结构，所述滑杆的长度和所述滑轨的长度相等，所述推动杆、所述滑杆和所述连接块之间通过焊接方式固定连接。

优选的，所述压力传感器为FSR薄膜压力传感器，所述压力传感器分布在所述起落板的内部中间位置。

优选的，所述通讯单元设有MAVLink无人机协议，且所述通讯单元与所述信号输入单元建立通讯协议。

优选的，所述起落板为矩形结构，且所述起落板的面积大于所述无人机的面积，且所述起落板的面积小于所述主体架的面积。

一种无人机自动充电系统的使用方法，包括如下步骤：

步骤1：首先无人机进行定位降落，当无人机落到起落板上时，起落板上的压力传感器自动检测到无人机的重量，然后传输给信号输入单元，接着将降落信号传输给处理器；

步骤2：处理器处理信号后传输给信号输出单元对准充电信号，然后信号输出单元将信号传输给驱动电机，驱动电机在滑轨上驱动移动，从而使得滑杆在滑轨滑动带动无人机向控制箱靠近，从而使得无人机上的无线充电接收器对准无线充电发射器；

步骤3：同时信号输出单元将信号传输给供电电源，由供电电源供电给无线充电发射器，然后无线充电发射器向无人机进行无线充电；

步骤4：当无人机充电完成后，无人机基于通讯单元向信号输入单元传输满电信号，然后由处理器通过信号输出单元向供电电源发出停止充电信号，无人机停止充电，处于待机起飞状态。

优选的，无人机有两种充电模式：

模式1：非绑定模式：无人机不设有通讯单元，但设有无线充电接收器，在充电时，只需无人机降落到起落板上即可激活驱动电机，然后由驱动电机带动滑杆从而使得推动杆推动无人机移动，对准无线充电发射器即可充电；

模式2：绑定模式：处理器绑定无人机的通讯单元，然后基于MAVLink无人机协议建立通讯协议，无人机在进入降落模式时，地面的处理器收到无人机的降落模式信号，压力传感器提前记录无人机的重量，当感应到无人机降落时，启动驱动电机对准无线充电发射器，驱动电机将无人机推到无线充电发射器处，无线充电发射器向无人机上的无线充电接收器开始供电。

本发明至少具备以下有益效果：

1、本无人机自动充电系统可以无视无人机定位系统的精度问题，要满足相应的定位系统精度，就可以对准无线充电锚点，无人机精度只要达到2m就可以降落，无需视觉系统引导或者RTK高精度定位系统。

2、本系统可以采用非绑定无人机，即只要携带无线充电接收器就可以实现无线充电。

3、本系统可以绑定无人机，可以基于MAVLink无人机协议，实现更精准的物联网控制。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的主体架的俯视图；

图3为本发明的起落板的剖视图；

图4为本发明的主体架的剖视图；

图5为本发明的无人机的剖视图；

图6为本发明的控制箱的内部示意图；

图7为本发明的控制箱的俯视图。

图中，1-主体架，2-控制箱，3-无人机，4-滑轨，5-滑杆，6-起落板，7-推动杆，8-驱动电机，9-压力传感器，10-供电电源，11-无线充电发射器，12-处理器，13-信号输入单元，14-信号输出单元，15-无线充电接收器，16-通讯单元。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

如图1-图7所示，本实施例提供的无人机自动充电系统，包括主体架1、控制箱2和无人机3，主体架1的内部固定设置有交叉分布的滑轨4，滑轨4的上设置有均匀分布的滑杆5，均匀分布的滑杆5的上端之间通过连接块固定设置有推动杆7，滑杆5的底端固定设置有与滑轨4配合使用的驱动电机8，控制箱2设置在主体架1的内部底端中间位置处，且推动杆7对称分布在控制箱2四周，滑轨4为长方体结构，滑杆5为长方体结构，滑杆5的长度和滑轨4的长度相等，推动杆7、滑杆5和连接块之间通过焊接方式固定连接；

均匀分布的推动杆7的下端设置有设置在滑杆5上方的起落板6，起落板6的内部设置有压力传感器9，压力传感器9为FSR薄膜压力传感器，压力传感器9分布在起落板6的内部中间位置，起落板6为矩形结构，且起落板6的面积大于无人机3的面积，且起落板6的面积小于主体架1的面积；

控制箱2的内部上端固定设置有处理器12以及与驱动电机8和压力传感器9信号连接的信号输入单元13和信号输出单元14，控制箱2的上端固定设置有无线充电发射器11，控制箱2的底端设置有与无线充电发射器11电性连接的供电电源10，处理器12为STM32F103单片机；

无人机3的内部设置有与无线充电发射器11配合使用的无线充电接收器15以及与信号输入单元13信号连接的通讯单元16，通讯单元16设有MAVLink无人机协议，且通讯单元16与信号输入单元13建立通讯协议，本无人机自动充电系统可以无视无人机3定位系统的精度问题，要满足相应的定位系统精度，就可以对准无线充电锚点，无人机精度只要达到2m就可以降落，无需视觉系统引导或者RTK高精度定位系统，本系统可以采用非绑定无人机，即只要携带无线充电接收器15就可以实现无线充电，本系统可以绑定无人机，可以基于MAVLink无人机协议，实现更精准的物联网控制。

一种无人机自动充电系统的使用方法，包括如下步骤：

步骤1：首先无人机3进行定位降落，当无人机3落到起落板6上时，起落板6上的压力传感器9自动检测到无人机3的重量，然后传输给信号输入单元13，接着将降落信号传输给处理器12；

步骤2：处理器12处理信号后传输给信号输出单元14对准充电信号，然后信号输出单元14将信号传输给驱动电机8，驱动电机8在滑轨4上驱动移动，从而使得滑杆5在滑轨4滑动带动无人机3向控制箱2靠近，从而使得无人机3上的无线充电接收器15对准无线充电发射器11；

步骤3：同时信号输出单元14将信号传输给供电电源10，由供电电源10供电给无线充电发射器11，然后无线充电发射器11向无人机3进行无线充电；

步骤4：当无人机3充电完成后，无人机3基于通讯单元16向信号输入单元13传输满电信号，然后由处理器12通过信号输出单元14向供电电源10发出停止充电信号，无人机3停止充电，处于待机起飞状态。

在本实施例中，无人机3有两种充电模式：

模式1：非绑定模式：无人机3不设有通讯单元16，但设有无线充电接收器15，在充电时，只需无人机3降落到起落板6上即可激活驱动电机8，然后由驱动电机8带动滑杆4从而使得推动杆7推动无人机3移动，对准无线充电发射器11即可充电；

模式2：绑定模式：处理器12绑定无人机3的通讯单元16，然后基于MAVLink无人机协议建立通讯协议，无人机3在进入降落模式时，地面的处理器12收到无人机3的降落模式信号，压力传感器9提前记录无人机3的重量，当感应到无人机3降落时，启动驱动电机8对准无线充电发射器11，驱动电机8将无人机3推到无线充电发射器11处，无线充电发射器11向无人机3上的无线充电接收器15开始供电。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决技术问题，基本达到技术效果。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。